Szuperszámítógépek: az exascale-futam

|

Az IBM Summit szuperszámítógépével, amely júniusban hivatalosan is a világ leggyorsabbja lett, a gének kölcsönhatásait vizsgáló kutatók egy alkalmazás futtatásában elsőként értek el exaops teljesítményt. A ténylegesen exascale szintű szuperszámítógép kiépítésére azonban még várnunk kell vagy három évet, és az Egyesült Államok nem az egyedüli versenyző, amely erre a babérra pályázik.

Huszonöt éves fennállását a világ legnagyobb teljesítményű, nem elosztott számítógépes rendszereit rangsoroló TOP500-as projekt olyan lista közzétételével ünnepelte meg 2018 júniusában, amelynek élén ugyancsak átalakultak az erőviszonyok. Az élmezőnyt alkotó öt szuperszámítógép közül négy vagy új belépő vagy jelentős mértékben kibővített rendszer, ráadásul hosszú idő után - 2012 novembere óta - először ismét az Egyesült Államok büszkélkedhet a csúcstartóval.

Hirdetés

A Summit, amelyet az IBM az amerikai energiaügyi minisztérium Oak Ridge-beli nemzeti laboratóriumában épített meg, a TOP500-as lista felállításához használt High Performance Linpack (HPL) teszten elért 122,3 petaflops teljesítményével került hivatalosan az első helyre. A rendszert 4356 node alkotja, amelyek mindegyike két, egyenként 22 magos Power9 processzort (CPU-t), valamint hat darab Nvidia Tesla V100 grafikus processzort (GPU-t) tartalmaz. A csomópontok között kétsínes Mellanox EDR InfiniBand hálózat mozgatja az adatokat.

Hirdetés

Második helyre szorult vissza ezzel a Sunway TaihuLight. A kínaiak saját fejlesztésű rendszere, amely Vuhszi városában, a nemzeti szuperszámítógépes központban működik, 93 petaflops teljesítményével 2016 júniusa óta változatlan konfigurációban vezette a listát.

A dobogó harmadik fokán debütált 71,6 petaflopsos eredményével a Sierra, amelyet az IBM szintén újonnan épített az amerikai energiaügyi minisztérium Lawrence Livermore nemzeti laboratóriumának megbízásából. A szuperszámítógép architektúrája nagyon hasonlít a Summit felépítéséhez, valamivel kevesebb - 4320 darab - node alkotja, amelyekbe a két Power9 processzor mellé négy Nvidia Tesla V100 GPU került.

Hirdetés

Ezzel a Tejút-2A néven is ismert Tianhe-2A két fokkal a negyedik helyre csúszott vissza a listán annak ellenére, hogy ötéves Xeon Phi gyorsítóit egyedi Matrix-2000 segédprocesszorokra cserélték. A kínaiak saját fejlesztése ez a rendszer is, szintén a nemzeti szuperszámítógépes központ laboratóriumában állították fel, de Kantonban. Figyelemreméltó, hogy az új hardverrel teljesítménye 33,9 petaflopsról 61,4 petaflopsra ugrott, miközben energiafogyasztása a frissítést megelőző szinthez képest nem egészen 4 százalékkal nőtt.

Új név az öt legjobb között a 19,9 petaflops teljesítményű AI Bridging Cloud Infrastructure is, amelyet a Fujitsu épített Japánban a fejlett ipari tudományok és technológiák nemzeti intézetének. A 20 magos Xeon Gold processzorok mellett ebben a szuperszámítógépben is az Nvidia említett grafikus processzorai ketyegnek.

Ésszel is, nem pusztán erővel
Noha a TOP500-as listát a HPL teszten mért alacsonyabb teljesítménnyel vezeti, csúcsra járatva az IBM Summit már most 200 petaflops teljesítményre - azaz másodpercenként 200 ezermilliószor millió lebegőpontos számítási művelet elvégzésére - képes, vagyis nyolcszor gyorsabb, mint az Oak Ridge-i nemzeti laboratórium eddigi legerősebb rendszere, a Titan. A tudományos kutatás bizonyos alkalmazásait futtatva viszont másodpercenként több mint hárommilliárdszor milliárd úgynevezett kevert pontosságú - például a neurális hálózatok tanításában használt - számítást is el tud majd végezni, azaz teljesítménye eléri a 3,3 exaopsot. A nemzeti laboratórium szakemberei ebből 1,88 exaops teljesítményt már demonstráltak összehasonlító genomikai számítások futtatásával, amelyek ugyanazt az eredményt adták, mint a Titannal végzett 64-bites, jóval időigényesebb számítások.

Hirdetés

A már említett hardverelemek mellett az IBM AC922-es rendszere 10 petabájt memóriát kapott, és azt a hibrid CPU-GPU architektúrát emeli magasabb szintre, amely a 2012-ben bemutatott, 18688 node-os és 27 petaflops teljesítményű Titan szuperszámítógépben már bizonyított. Többszörösen nagyobb teljesítménye mellett a Summit egyébként elődjénél 30 százalékkal kevesebb energiát fogyaszt.

Minden eddigit messze felülmúló feldolgozási kapacitást ad ezzel a Summit többek között az energetika, az anyagkutatás és a mesterséges intelligencia területén dolgozó szakemberek kezébe, lehetővé téve, hogy a gépi és a mélytanulás módszereivel gyorsítsák fel a tudományos problémák megoldását. Üzembe helyezésével az Egyesült Államok egy lépéssel közelebb került ahhoz, hogy 2021-re minden tekintetben exascale teljesítményű szuperszámítógépet építsen ki.

Egymásnak feszülő architektúrák
Szintén hasonló célt tűzött ki maga elé Kína és Japán, és úgy tűnik, hogy ez a verseny célegyenesébe fordul - mutatott rá Michael Feldman a TOP500.org oldalán közzétett elemzésében -, miközben azt látjuk, hogy változnak a szuperszámítógépekkel összefüggő technológiai preferenciák, és a hardverfejlesztéseket a kormányok is szívesebben tartanák országhatárokon belül.

Hirdetés

Az exascale-futam három legfrissebb fejleménye, hogy az IBM Summit visszaszerezte az Egyesült Államoknak a TOP500-as lista első helyét, a Fujitsu elkészült az ARM processzor prototípusával, amely Japán Post-K szuperszámítógépét fogja hajtani, Kínában pedig a tervezett határidőhöz képest egy évet csúszhat az ilyen teljesítményű rendszer megépítése.

Minthogy a japán nemzeti kutatóintézet, a Riken is beismerte, hogy a Post-K szuperszámítógépet 2020 helyett csak egy-két évvel később tudja majd beüzemelni, elképzelhető, hogy mindhárom ország 2021-ben készül el a maga exascale rendszerével. Az IBM Summit beüzemelésével most úgy tűnik, az Egyesült Államok jár a legközelebb ehhez a mérföldkőhöz, bár az ország első exascale szintű szuperszámítógépe az Aurora lesz, egy olyan Intel-alapú rendszer, amelynek az architektúráját, de még a processzortervét is nagyrészt homály fedi. Ezzel együtt szinte biztosra vehető, hogy az IBM Summit Power CPU-kra és Nvidia GPU-kra épülő architektúrája lesz a jövőbeni szuperszámítógépek modellje, mivel a készülő rendszerek körében ez a legkiforrottabb, és olyan hardverkomponensek alkotják, amelyek fejlesztését a szállítók hosszú távra szóló ütemterve garantálja.

Szilícium hazai módra
Az Európai Unió elismeri, hogy programjával, amelyet saját exascale szuperszámítógép kiépítésére indított, páréves lemaradásba került az Egyesült Államokhoz, Kínához és

Hirdetés

Japánhoz képest. Az EPI (European Processor Initiative) kezdeményezéshez tíz tagállam 23 partnerszervezete csatlakozott, hogy ARM és RISC-V architektúrára épülő, kis energiafogyasztású hazai processzorokat tervezzen következő generációs rendszerekhez. Munkájuk egy átfogóbb program, az Európai HPC Ökoszisztéma része, melynek egyik célja, hogy olyan, európai technológiára épülő szuperszámítógépet hozzon létre 2022-re, amely a TOP500-as listán dobogós helyezést érhet el.

Jól látható, hogy a számítógépes csúcsteljesítményért versengő országok mindegyike a hazai fejlesztésű technológiát részesíti előnyben, de ezen a téren az erőviszonyok korántsem kiegyenlítettek. A terület stratégiai jelentőségét felismerő kormányok nyilván az amerikai technológiai cégektől függenének kevésbé. Komplikálja azonban a versenyt az a körülmény is, hogy a gépi tanulás, a mesterséges intelligencia új, meghatározó alkalmazásként jelenik meg a szuperszámítógépeken, amelynek nagy teljesítményű futtatásához extra hardvertámogatás szükséges, tette hozzá Michael Feldman. A jövő exascale rendszerei aligha képzelhetők el ilyen képességek nélkül.

Hirdetés
Hirdetés

Úgy tűnik, AdBlockert használsz, amivel megakadályozod a reklámok megjelenítését. Amennyiben szeretnéd támogatni a munkánkat, kérjük add hozzá az oldalt a kivételek listájához, vagy támogass minket közvetlenül! További információért kattints!

Engedélyezi, hogy a https://computerworld.hu értesítéseket küldjön Önnek a kiemelt hírekről? Az értesítések bármikor kikapcsolhatók a böngésző beállításaiban.